ТРОПОСФЕРНАЯ СВЯЗЬ

November 4, 2011 by admin Комментировать »

В последние 10 лет во многих странах мира широкое распространение получила .радиосвязь, основанная на дальнем тропосферном распространении дециметровых и сантиметровых волн. Возможность устойчивого приема радиосигналов на значительном удалении от линии горизонта основана на отражении и рассеянии радиоволн на диэлектрических неоднородностях тропосферы. При этом, однако, затухание радиосигналов резко возрастает. Кроме того, сигнал на приемном конце линии имеет многолучевую структуру и поэтому подвержен интерференционным замираниям.

Для обеспечения устойчивой радиосвязи на тропосферных радиорелейных линиях применяют антенны с большим коэффициентом усиления (40…50 дБ), мощные передатчики (1…10 кВт) и высокочувствительные приемники (шумовая температура / ш— = 100…200 К), а также специальную аппаратуру для борьбы с интерференционными замираниями сигнала.

Обычно тропосферные радиорелейные линии используют там, где невозможно либо очень дорого построить радиорелейные линии прямой видимости: в малонаселенной и труднодоступной местности, горных районах и т. п.

Первая отечественная тропосферная радиорелейная аппаратура «Горизонт-М», разработанная в 1963 г., позволила создать сеть «Север» общей протяженностью 14 тыс. км. Расстояние между ретрансляторами от 100 до 420 км, мощность передатчиков 2,5 кВт. Для борьбы с замираниями сигнала применен четырехкратный разнесенный по частоте и в пространстве прием. Пропускная способность системы 60 телефонных каналов. Эксплуатация сети «Север» показала ее высокую эффективность для малонаселенных районов СССР. Около пяти лет понадобилось для того, чтобы обеспечить устойчивой связью десятки пунктов, расположенных в районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. В результате эксплуатации сети был получен огромный экспериментальный материал об условиях дальнего тропосферного распространения радиоволн в разных зонах Сибири и Крайнего Севера. Эти данные легли в основу методики расчета трасс тропосферных радиолиний, которая позволяет с высокой степенью достоверности оценивать качественные показатели каналов.

Аппаратура «Горизонт-М» постоянно модернизировалась с учетом эксплуатации сети «Север». Для борьбы с интерференционными замираниями была разработана система «Аккорд», в которой наряду с разнесенным приемом использовался автокорреляционный црием составных сигналов. Велись работы по повышению надежности оборудования. В результате в 1977 г. коэффициент исправного действия сети «Север» составил 99,99%. На ряде направлений была повышена пропускная способность линии до 72…84 каналов. На рис. 1 показан промежуточный пункт тропосферной радиорелейной линии сети «Север».

Быстрые темпы промышленного развития районов Сибири и Крайнего Севера требуют опережающего и комплексного развития различных видов связи. В частности, от тропосферной радиолинии требуется не только увеличение пропускной способности магистралей, но и улучшение качества каналов. С этой целью принято решение о реконструкции сети «Север». Для повышения экономической эффективности реконструкции решено было использовать существующие капитальные сооружения, включая антенны и источники электропитания. С учетом этих решений в 1980 г. закончена разработка 120-канального комплекса тропосферной радиорелейной аппаратуры нового поколения ТР-120.

Для этого комплекса создана новая аппаратура для борьбы с замираниями сигнала «Сатурн», в которой параллельный составной сигнал подвергается автокорреляционной обработке. Для повышения помехозащищенности коррелятора опорное колебание проходит через гребенчатый узкополосный фильтр. Основной за-

Рис. 1. Промежуточный пункт тропосферной радиорелейной линии сети <гС?вер»

дачей при разработке аппаратуры- «Сатурн» было устранение эффекта перемножения шумов, который наблюдался в аппаратуре «Аккорд», используемой в комплексе «Горизонт-М». Решение этой задачи позволило улучшить пороговый уровень ЧМ приемника и обеспечить оптимальное сложение элементов составного сигнала.

Аппаратура «Сатурн» является своеобразным регенеративным устройством (рис. 2), колебания на выходе которого появляются только при подаче на его вход сигнала и зависят от вида входного сигнала. Цепь обратной связи состоит из полосового (ПФ) и режекторного (РФ) фильтров, ограничителя (Огр), смесителя (См1) и гребенчатого фильтра (ГФ), которые служат для формирования опорного сигнала. В цепи прямой связи включена линия задержки (JI3). Смеситель (См2) представляет собой коррелятор, в котором обрабатывается составной сигнал. Порогопо- нижающее устройство — следящий гетеродин (СГ)—служит для снижения порогового уровня ЧМ приемника и одновременно является интегратором для коррелятора.

В состав аппаратуры TP-120 входят два передающих устройства, выполненных на клистронах с воздушным охлаждением, приемные антенны и контрольно-измерительное оборудование. Мощный усилитель выполнен на прямопролетном четырехрезона- торном клистроне с воздушным охлаждением. Система управления блокировки и сигнализации обеспечивает дистанционное управление передатчиком и отображение его состояния на контрольном табло и пульте.

В каждом передатчике формируется сигнал, состоящий из трех эквидистантно разнесенных по частоте на FKop поднесущих, модулированных по частоте одним сообщением. Центральные поднесу- щие передатчиков имеют расстройку AF=3FKOp. Сигнал от каждого передатчика поступает в свой волноводный тракт и излучается антенной. Формирование составного сигнала путем сложения сигналов от двух передатчиков в свободном пространстве позволяет экономичнее использовать полосу частот, выделенную для системы связи, а также принимать сигналы двух передатчиков одним приемником и обрабатывать их в одном корреляторе «Сатурн». Для согласования выхода передатчика со входом волноводного тракта служит развязывающее устройство. Антенны аппаратуры TP-120 имеют площадь 400 и 900 м2 и коэффициенты усиления 43 и 47 дБ соответственно. Предварительная развязка приемного и передающего сигналов осуществляется в селекторе поляризации. Уровень ослабления — около 20 дБ.

Принятый составной сигнал от антенны по волноводным трактам поступает на входы двух малошумящих приемников, представляющих собой двухкаскадные усилители СВЧ. Первый каскад, работающий на «отражение», — параметрический усилитель с генератором накачки на диоде Ганна, второй — транзисторный усилитель СВЧ. Шумовая температура приемника 200 К.

После автокорреляционной обработки сигнал демодулируется, групповой сигнал поступает на пульт, где происходит разделение многоканального сообщения и сигналов служебных каналов. Аппаратура ТР-120 обеспечивает эквивалентную кратность разнесенного приема не менее 10 на трассе 300…350 км, что не только гарантирует выполнение норм, установленных ЕАСС для телефонных каналов, но и позволяет передавать по этим каналам телеграфные сигналы с высокой достоверностью. Введение в состав станции вспомогательных устройств существенно упрощает ее эксплуатацию, позволяет вести дистанционный контроль с документальной фиксацией на главной станции.

Установка аппаратуры ТР-120 на сети «Север» повысит ее пропускную способность до 120 каналов и обеспечит 800 тысяч дополнительных каналокилометров линий связи. Для однопролет- ных линий с длиной участка 600…700 км разработан 12-каналь- ный вариант аппаратуры ДТР-12. Эта аппаратура была использована в 1981 г. для создания линии прямой тропосферной связи между СССР и Индией. Отличительной особенностью этой линии явдяется не только большое расстояние между пунктами Санглок (СССР) и Чарар-и-Шариф (Индия) — 699 км, но и расположенная между ними горная гряда Гиндукуш, создающая значительную зону закрытия на трассе (эквивалентное расстояние участка чисто тропосферного рассеяния около 1000 км). Для обеспечения надежной работы пришлось использовать отдельные вершины этой гряды в качестве естественных клиновидных дифрагирующих препятствий, что привело к увеличению сигнала на трассе на 6… 10 дБ по сравнению с тропосферным сигналом, ослабление которого на трассе превышает 280 дБ. На каждой станции установлены две разнесенные в пространстве антенны индийского производства с площадью 900 м2 и коэффициентом усиления 48 дБ. Линия работает в диапазоне 800… 1000 МГц и обеспечивает организацию 12 стандартных каналов тональной частоты (предусмотрена возможность увеличения их числа до 24), каждый из которых может быть использован для передачи бинарной информации со скоростью 2400 бит/с или для организации 17 каналов тонального телеграфирования.

В аппаратуре ДТР-12 применяется частотная модуляция сигнала с эффективной девиацией частоты 150 кГц на канал и частотное разделение каналов. Спектр 12 каналов тональной частоты расположен в полосе частот 12…60 кГц. На частоте 84 кГц организован канал служебной связи. Мощность на выходе передающего устройства, равная 10 кВт, создается суммированием мощностей двух 5-кВт передатчиков. В каждом направлении связи работают два передающих устройства на разнесенных частотах. Сигналы двух передающих устройств принимаются двумя пространственно-разнесенными антеннами, подключенными к двум приемным устройствам. В приемном устройстве используется ма- лошумящий транзисторный усилитель с ГШ=ЮО К. Медианная мощность шести копий составного сигнала на входе каждого приемного устройства составляет —138 дБВт. При приеме столь слабого, подверженного интерференционным замираниям сигнала особое значение приобретает эффективность обработки принятых копий сигнала. С выходов двух приемных устройств 12 копий сигнала поступают в аппаратуру «Сатурн», где автоматически приводятся к одной частоте, фазируются и суммируются, причем вклад каждой копии в суммарный сигнал пропорционален ее амплитуде.

Система «Сатурн» позволяет эффективно бороться с замираниями сигнала на этой сверхдальней тропосферной линии. Аппаратура ДТР-12 имеет высокую надежность — выход из строя любого полукомплекта не приводит к прерыванию связи, а лишь уменьшает вдвое кратность разнесенного приема.

В последние годы во всех развитых странах мира пересматривается роль тропосферных средств связи в общей системе связи. Если ранее тропосферные радиолинии использовались в основном как магистральные средства связи, то в настоящее время при наличии развитых спутниковых систем с большой пропускной способностью они выступают в качестве резервных линий, а также средств внутризоновой и местной связи. Большой интерес проявляется к различным модификациям мобильных тропосферных средств, используемым для ведомственной связи. В СССР разработан и находится в эксплуатации целый ряд таких средств. В настоящее время заканчивается разработка аппаратуры контейнерного типа для внутризоновой связи. Эта аналого-цифровая аппаратура обеспечит на расстоянии 150…200 км передачу в аналоговом режиме 12 стандартных каналов тональной частоты, в цифровом — бинарного потока со скоростью 512 кбит/с. Передача информации в цифровой форме позволяет повысить эффективность тропосферных линий при использовании помехоустойчивого кодирования в сочетании с декорреляцией ошибок.

Расчеты показывают, что в районах Крайнего Севера затраты на сооружение внутризоновых тропосферных линий на аналого- цифровой аппаратуре в несколько раз ниже, чем при использовании оборудования радиорелейных линий прямой видимости. И, что особенно важно, время, необходимое для сооружения тропосферных радиорелейных линий контейнерного типа, значительно меньше времени, требуемого для реализации других видов многоканальной связи.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты